基于TinyOS的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是嵌入式系統(tǒng)、無線通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)等學(xué)科互相融合、滲透而產(chǎn)生的新技術(shù),是一種集數(shù)據(jù)采集、無線通信、數(shù)據(jù)處理于一體的新型分布式自組織數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵技術(shù)之一,是一種根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中少數(shù)已知位置的節(jié)點(diǎn),來確定其它未知位置節(jié)點(diǎn)的定位技術(shù)。
　　目前大部分對(duì)節(jié)點(diǎn)定位的研究還局限在理論上,本文從實(shí)用性出發(fā),搭建一套小型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng),通過對(duì)現(xiàn)有定位技術(shù)的比較,結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用

2、環(huán)境,選擇基于RSSI(Received Signal Strength Indicator)的質(zhì)心算法作為系統(tǒng)定位基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)了以CC2430芯片為核心的傳感器節(jié)點(diǎn),該芯片內(nèi)置8051內(nèi)核和CC2420射頻模塊,完美支持IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)、ZigBee等協(xié)議和TinyOS等操作系統(tǒng),只需搭載少量的外圍電路就能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境參數(shù)的采集與無線傳輸。本文詳細(xì)介紹了CC2430節(jié)點(diǎn)晶振、復(fù)位、供電、RS232通信、Debug接口、按鍵控制

3、與射頻收發(fā)等電路的設(shè)計(jì)過程。
　　為了高效地對(duì)有限的節(jié)點(diǎn)資源進(jìn)行管理,論文使用TinyOS作為運(yùn)行于CC2430節(jié)點(diǎn)的嵌入式操作系統(tǒng)。在充分分析TinyOS系統(tǒng)架構(gòu)、調(diào)度機(jī)制、核心模塊、編譯移植過程后,針對(duì)定位系統(tǒng)中三種不同功能的節(jié)點(diǎn),分別編寫了TinyOS程序,經(jīng)過調(diào)試實(shí)現(xiàn)了對(duì)RSSI的采集與傳輸,通過實(shí)驗(yàn)確定了對(duì)數(shù)-常態(tài)路徑衰減模型的參數(shù),并在Matlab中驗(yàn)證了基于RSSI的質(zhì)心算法定位可行性。
　　為了對(duì)區(qū)域中節(jié)點(diǎn)的

4、分布情況實(shí)時(shí)監(jiān)測,本文設(shè)計(jì)了基于Qt的定位監(jiān)控軟件,實(shí)時(shí)對(duì)未知節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行跟蹤與記錄,軟件通過串口接收網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)包,提取節(jié)點(diǎn)ID、RSSI等重要信息,使用三邊測量法求得未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo),并繪制出定位區(qū)域中節(jié)點(diǎn)分布狀況。最后在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)整個(gè)定位系統(tǒng)進(jìn)行了測試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所設(shè)計(jì)的定位系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基本定位,平均定位精度不超過10％,滿足本系統(tǒng)的性能指標(biāo),適用于大部分定位場景,為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位跟蹤應(yīng)用提供了保障,具